资源简介

7.1行星的运动
宇宙探索的历程
天圆如张盖，地方如棋局
天圆地方
远古
天圆地方
托勒密地心说
远古
140
地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮及其它行星都绕地球运动。
①符合人们的日常经验；
②符合宗教关于地球是宇宙的中心的说法）
哥白尼日心说
1543
天圆地方
托勒密地心说
远古
140
认为太阳是宇宙中心，太阳是静止不动的，地球及其它行星都围绕太阳匀速圆周运动
第谷
出生
1546
第谷是天生的观测家
在他以前，人们测量天体位置的误差大约是 10′，第谷把这个不确定性减小到 2′
哥白尼日心说
1543
天圆地方
托勒密地心说
远古
140
第 谷（丹麦）
开普勒任
第谷助手
1609
开普勒行星
三大定律
1600
第谷去世了，开普勒以全部精力整理第谷的观测数据，企望求得对行星运动轨道的更准确的描述。在他对火星轨道的研究中，70 余次尝试所得的结果都与第谷的观测数据有至少 8′的偏差。他想，这不容忽视的 8′也许正是因为行星的运动并非匀速圆周运动。至此，人们长期以来视为真理的观念—天体在做“完美的”匀速圆周运动，第一次受到了怀疑。
第谷
出生
1546
哥白尼日心说
1543
天圆地方
托勒密地心说
远古
140
开普勒第一定律
内容：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
(轨道定律)
(1)行星绕太阳运行的轨道严格来说不是圆而是椭圆 ；
(2)太阳不在椭圆的中心，而是在其中一个焦点上 ；
(3)行星与太阳间的距离是不断变化的。
焦点
太阳
焦点
●
同一行星在近日点时速度大，在远日点时速度小。
对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等。
可知：12????1????1?????=12????2????2?????
?
????=12????2????
?
????1????1=????2????2
?
=12?????????????
?
=12????2?????????
?
由扇形面积公式可知（微元法）
开普勒第二定律
(面积定律)
行星轨道
焦点
太阳
●
所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。
F2
F1
行星
半长轴a
太阳
开普勒第三定律
(周期定律)
????3????2 =k
?
注意：
k是一个只与中心天体有关的常量
不仅适用于行星运动也适用于卫星运动
观察与思考
实际上，行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中我们可按圆轨道处理。
焦点
太阳
焦点
●
●
太阳
微判断1.宇宙的中心是太阳，所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动。(　　)
2.开普勒行星运动定律仅适用于行星绕太阳的运动。(　　)
3.所有行星绕太阳运转的周期都是相等的。(　　)
4.地球围绕太阳的运动可近似看作圆周运动。(　　)
×
√
×
×
2.某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图，F1和F2是椭圆轨道的两个焦点，行星在A点的速率比在B点的大，则太阳是位于(　　)
A.B B.F1 C.A D.F2
答案:B

【例1】 火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知(　　)
A.太阳位于木星运行轨道的中心
B.火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等
C.火星与木星公转周期之比的二次方等于它们轨道半长轴之比的三次方
D.相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积
C
【例2】 银河系中有两颗行星环绕某恒星运转，从天文望远镜中观察它们的运转周期之比为27∶1，则它们的轨道半长轴之比是(　)
A.3∶1 B.9∶1
C.27∶1 D.1∶9
答案:B
5.地球的公转轨道接近圆,但
彗星的运动轨道则是一个非
常扁的椭圆,天文学家哈雷
曾经在1682年跟踪过一颗
彗星，他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球轨道半径的18倍，并预言这颗彗星每隔一定时间就会出现。哈雷的预言得到证实，该彗星被命名为哈雷彗星。哈雷彗星最近出现的时间是1986年，请你根据开普勒第三定律 ,估算它下次飞近地球可能会是哪一年。
答案:2062年

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